JPS62500388A - 鉱石および精鉱からの亜鉛の製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 鉱石および精鉱からの亜鉛の製造 発明の分野 発明の背景 この発明は、亜鉛を含有する鉱石および精鉱から水素冶金にもとづく方法によっ て亜鉛を製造する方法に関するものである。亜鉛の一般的な形態である硫化亜鉛 は、２酸化硫黄による大気汚染の問題を発生させるが、炭酸塩および酸化物の形 による亜鉛もこの方法によって処理することができ、場合によっては硫化物より も効率的に処理することができる。

先行技術の説明 硫化亜鉛を処理するための従来の方法は、焙焼して酸化亜鉛と２酸化硫黄にする という方法である。この２酸化硫黄を硫酸に変換する場合と、しない場合がある 。次に、生成物を硫酸中に溶解し、純化溶液の電解を行なって、陰極では亜鉛、 陽極では酸素を生成させる。陽極では酸が発生し、陰極では亜鉛ではなく水素が 発生しやすいため、きわめて純粋な溶液を使用する必要があり、また、電流密度 を慎重に制御しなければならない。これには、上記の電解槽粂件では水素の発生 を促進する粗面の板状もしくは粉末状ではなく、平滑な板状となるよう、電解液 に試薬を添加することが必要である。

米国特許Ｎ１１４．１４　ｇ、　６９　Ｂ　（Ｅｖｅｒｅｔｔ）は、周期的プロ セスによる、卑金属含有鉱石から卑金属を抽出する交番方法を開示している。こ の方法は、イオン銅触媒を介在させて、塩化物浸出剤を用いて鉱石のスラリーを 形成する。卑金属の溶解を促進するために酸素が用いられる。

電析槽から低い酸性陽極電解液の体積あたり浸出される亜鉛の量がきわめて少な いため、大きな循環流量が必要で、このため、固液分離工程が高価なものとなっ ていた。酸性陽極電解液は、たとえばＮａｆｉＯ１］　（デュポンの商品名）な どのイオン選択膜を用いた場合にも、薄膜を通じて水素イオンが容易に移動する ため、陰極への亜鉛電析全困難にしていた。

亜鉛は塩化物溶液からも生成するが、陽極での塩素の発生音ともなっていた。こ れには高い陽極電位を高価な陽極（プラチナあるいはルテニウム被覆のチタン） が必要であシ、亜鉛と塩素の爆発的反応のおそれがあるため、材料の取扱いが困 難である。陽極電解液も酸性で、水素イオンの発生源となり、これが、通常は効 率の低い亜鉛電析の主なる原因となっている。

この発明のプロセスは、上記のプロセスの不利を解消するものであって、低水素 イオン環境で亜鉛の浸出と電析を可能にする。これによって亜鉛の電析効率が向 上し、粘着性板状析出物としてではなく、粉末状の電析を可能にする。粘着性板 状析出物には、電析用添加剤の添加を必要とするが、この添加剤は浸出反応に有 害な影響を及ぼすことがある。陽極電解液と陰極電解液は、イオン選択薄膜（た とえばＮａｆｉｏｎ）によって分離され、電流は、亜鉛電析を妨害することのな いナトリウムなどのイオンの薄膜を通じる通路を通って流される。水素イオンも これらの隔壁を通過し、亜鉛電析を妨害するが、亜鉛電析効果を低くするという 酸性を避けるために、低酸性環境中で鉱物質を浸出させるのが、この発明の特定 の目的である。

発明の要旨 この発明は、電解槽中で亜鉛含有鉱石または精鉱から亜鉛を回収するプロセスを 提供する。電解槽は、陰極を収容した陰極コンパートメントと、陽極を収容した 陽極コンパートメントを含み、陰極コンパートメントと陽極コンパートメントは 、その間にイオン選択薄膜を設けることによって分離されている。この薄膜は、 亜鉛電析を妨害するおそれのある陽極コンパートメントから陰極コンパートメン トへのイオンの移動を防止することができることを特徴としている。このプロセ スは下記からなる。

陽極コンパートメント中に、塩化物イオンと銅イオンを含有する溶液を用いて、 鉱石または精鉱のスラリーを形成し、酸素含有ガスとスラリーを緊密に混合し、 混合物を、はぼ大気圧で、かつ、溶液の沸点以下の温度に保ち。

そして、混合物のｐＨを１〜４に保ち、その結果得られる溶液の可溶化亜鉛含有 量が高くなるようにし、混合物の少なくとも一部を取り出し、そこから前記溶液 を分離し、前記溶液を亜鉛含有鉱石または精鉱と接触させて、溶液からイオン銅 を析出させ、溶液を陰極コンパートメントに導入して、陰極において亜鉛を電気 化学的に回収する。

なお、前記溶液中の液体を鉱物から分離し、その結果得られる溶液を金属亜鉛に 接触させて、さらに純化してもよい。

この発明は、亜鉛の溶解と回収がすべて、Ｎａｆｉｏｎ　などのイオン選択薄膜 を用いて単一の電解槽中で行なわれるので、先行技術の諸プロセスと比較して改 善されたプロセスである。連続的に行なわれる浸出が、電解槽中で生成する水素 イオンを消費するため、溶液の流量を高くする必要がない。さらに、この発明は 、最小限度の損失でイオン銅触媒の再循環を容易にする。また、このプロセスで は、塩化物を発生することなく、低酸性環境内で陽極電解液を使用することがで き、塩化物または酸素が発生する場合よりも酸化のおそれが少ないため、安価な 黒鉛陽極を使用することができ、このことはさらに、電解槽の電圧を低くするこ とに役立ち、したがって動力費を節減することができる。さらにもう一つの利点 とじては、鉄分が浸出しても、第２鉄状態に酸化され、次いで加水分解して針鉄 鉱またはａｃａｇｅｎｉｔｅとなり・したがって、電解液が鉄分で汚染されるこ 六がない。また、先行技術と比較して、低い酸の陽極電解液を使用することによ って、亜鉛電析効率が向上し、亜鉛製造費のうちの最大の費目である動力費が節 減される。

この発明の望、ましい実施態様 この発明の第１実施態様においては、亜鉛含有鉱石または精鉱を用いて、陽極コ ンパートメントへの給鉱の一部としてイオン銅がその上に析出するようにすると よい。

このようにすれば、銅の再溶解は、別途に大量の触媒を添加する必要なしに行な われる。

他の望ましい実施態様においては、陽極コンパ−トメント中の混合物のｐＨは２ ．５〜３．５、できれば３であることが望ましい。前述したように、低い酸性の 環境を使用することによって、陰極コンノく一トメント中における水素の発生と 、陽極コンパートメント中における塩素の発生を防止することが容易となる。こ れは、鉱物スラリーの還元力による。

さらに他の望ましい実施態様においては、陽極コン７く一トメント中の溶液温度 は５０℃から、溶液の沸点までの範囲、できれば７０〜１００　’Ｃ１さらに望 ましくは８５℃〜９５゛Ｃである。

イオン銅は、亜鉛含有鉱石または精鉱の浸出のだめの触媒として介在せしめられ 、代表的な場合として、約５〜２５？／ｌの濃度で添加される。

浸出溶液中の塩化物源は、塩化ナトリウム、またはその他のアルカリ、またはア ルカリ土類の塩化物でもよい。

代表的な場合として、塩化ナトリウムを約２００〜３００ｖ／ｌの濃度で用いる 。硫化物鉱石または精鉱上への銅の析出段階では、たとえば方鉛鉱、磁硫鉄鉱、 黄銅鉱などの、閃亜鉛鉱以外の鉱物上に析出を行なってもよいことに注意された い。以下の実施例は、亜鉛含有鉱石にこのプロセスを適用した例を示すものであ る。鉱石中に他の卑金属が存在してもよく、あるいは、このような他の卑金属を 、米国特許）＆１４，１４８，６９８に開示された方法などを用いてあらかじめ 除去しておいてもよいことは言うまでもない。

この発明のプロセスは、イオン選択薄膜によって分離された陽極電解液および陰 極電解液の反応にもとづいている。

これによって、陽極電解液中では陽極酸化の触媒としてイオン銅を使用すること ができ、陰極電解液中では、下記の式にしたがって陰極還元のために純化亜鉛溶 液を使用することができる。

陽極：　Ｃｕ”　−Ｃｕ”　＋　ｅ− Ｚｎ８　＋　２Ｃｕ　−−→　Ｚｎ　＋　２Ｃｕ　＋　８陰極：　Ｚｎ”　＋　 ２ｅ−−→Ｚｎ’イオン選択薄膜を通ってＨａ＋イオンが移動することによって 電気的中和が保たれる。

実施例１ 給　鉱：Ｃｕ０．７％を含有する閃亜鉛鉱の精鉱残留物：４．６チＣｕ スラリー密度：５０％ψ 上表は、閃亜鉛鉱上への析出によるイオン銅の回収率を示したものである。

実施例２ ５ａｔ電解槽の結果 給　鉱：閃亜鉛鉱精鉱　公称電流：６０アンペア電解液：　Ｓ、Ｇ、１．２１　 スラリー密度：　１０００　ｆ／ａ　Ｏｔ２５０９ｐＬ　ＮａＣｆ　２　％　ｗ ／ｖｔ６０１ｐｔＺｎ” 電力消費量：２．５ＫＷＨ／にり 実施例３ ５ａｔ　電解槽の結果 給　鉱：閃亜鉛鉱精鉱　公称電流：４０アンペア電解液：　Ｓ、（）、１．２　 スラリー密度：８００む’＋Ｏ１２５０ｆ　ｐｔＮａＣ７１，６％　ｗ／ｗ６０ 　？ｐＬ　Ｚｎ” 電力消費量：　２．７５　ＫＷＨ／／Ｋｑ実施例４ ５０１電解槽の結果 給　鉱：閃亜鉛鉱精鉱　公称電流：６０アンペア電解液：　Ｓ、Ｇ、１．２　ス ラリー密度：　３．５　Ｋｇ／　４０　Ｌ２００　ｆｐｔＮａＣＪ、、　６．９ 　％　ｗ／ｗ６０　ｆｐｌ　Ｚｎ” 電力消費量：２．２　ＫＷＨ／Ｋｙ 実施例５ ５０１電解槽の結果 給　鉱：閃亜鉛鉱精鉱　公称電流：６０アンペア電解液：　ｓ、ａ、１．２　ス ラリー密度：５４ｏｙ／ａｏｔ２５０ｆｐｔ　Ｎａ、Ｃ１１，７％Ｗ／Ｗ６０９ ｐｔ　Ｚｎ” 電力消費量：　４５　ＫＷＨ／にワ 実施例２の実１験ヲ、温度５０′Ｃで反復した。イオン銅は、３時間後すべて第 ２銅であり、　ｐＨは１．０以下に低下し、陰極で水素の発生が見られた。これ は、この温度では反応が不十分であることを示している。

実施例６ ５０を電解槽の結果 給　鉱：閃亜鉛鉱精鉱　公称電流：６０アンペア電解敢：　８．Ｇ、１．２２Ｅ ！　スラリー密度：８９０ｆ／４０ｔ２５０　ｆｐｔＮａＣｊ！　１．８チψ実 施例２の実験を、当初温度７５℃、次いでこれヲ７０℃に下げて反復した。７５ ゛Ｃで３時間後に、第２銅状態のイオン銅の比率の増加はわずかに１７チであっ たが、一方、ｐＨは空気の添加によって２．５〜３．５の範囲に制御した。温度 を７０℃に下げ、４〜６時間で、第２銅状態のイオン銅の比率の増加は急激に３ ２係上昇し、一方。

ｐＨは空気の添加をふやしたにもかかわらず低下傾向を示した。結果から、反応 は７５℃では適正であるが、７０℃では限界であることが分る。

図面の簡単な説明 第１図は装置の概略図であり、あわせてフローシートを示す。

原料鉱石１を、電気化学槽３の陽極コンパートメント２に導入する。槽３は、陽 極４および陰極５からなっている。陰極５は、イオン選択薄膜６で包まれており 、イオン選択薄膜６は、銅イオンが陽極コンパートメントから陰極コンパートメ ントへ流れるのを防止する。酸素含有ガス７は、酸素源８から陽極コンパートメ ントに導入され、これによって、亜鉛含有鉱石は、塩化物源１０から導入された 塩化物含有浸出液９と緊密に混合することができる。陽極コンパートメント２内 では、金属亜鉛が亜鉛含有鉱石から溶出し、かぐして再循環による、もしくは別 の銅源（図示せず）からの浸出溶液中に導入された銅イオンと共に溶解する。

亜鉛含有鉱石、銅および塩化物イオンの間の接触が所定時間続いた後に、生じた スラリーを槽から取り出し、分離装置１１に導入し、この中で、亜鉛および銅の 含有量の高い溶液が、残留物１３から分離される。亜鉛および銅の含有量の高い 溶液１２の一部は、次いで、亜鉛含有鉱石または精鉱１の少なくとも一部と共に 、析出装置］４中に導入される。これらの接触の結果、銅は実質的に亜鉛含有鉱 石または精鉄上に、溶液１２から析出する。

銅イオンを奪われた亜鉛分の高い溶液１５は、次いで陰極コンパートメント１６ 中に移され、ここで金属亜鉛が陰極５上に電析せしめられる。亜鉛含有鉱石また は精鉱および析出した銅からなる析出装置１４からの残留物１７は、陽極コンパ ートメント２に導入され、ここで銅および亜鉛は共に溶解される。

したがって、この発明は、隔壁槽中の陰極における亜鉛の電析と、陽極コンパー トメント中の通気スラリー中の卑金属の浸出の両方を可能にする周期的連続プロ セスを提供する。

国際調査報告 Ａυ２３８０１／７７　ＵＳ４１４８６９８　ＳＲ７７１８２９ＣＡ１０９２３ ６５ＩＥ４４Ｂ９９　ＪＰ　５２１３４８０３　ＺＡ　７７１８２９

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．陰極を収容した陰極コンパートメントと、陽極を収容した陽極コンパートメ ントを含み、前記陰極コンパートメントと陽極コンパートメントは、その間にイ オン選択薄膜を設けることによつて分離されており、この薄膜は、前記陽極コン パートメントから前記陰極コンパートメントヘのイオンの移動を防止することが できることを特徴としている電解槽中で、亜鉛含有鉱石または精鉱から亜鉛を回 収するプロセスにおいて、前記陽極コンパートメント中に、塩化物イオンと銅イ オンを含有する溶液を用いて、前記鉱石または精鉱のスラリーを形成し、酸素含 有ガスと前記スラリーを緊密に混合し、前記混合物を、ほぼ大気圧で、かつ、前 記溶液の沸点以下の温度に保ち、そして、前記混合物のｐＨを１〜４に保ち、そ の結果得られる溶液の可溶化亜鉛含有量が高くなるようにし、前記混合物の少な くとも一部を取り出し、そこから前記溶液を分離し、前記溶液を亜鉛含有鉱石ま たは精鉱と接触させて、前記溶液からイオン銅を析出させ、前記溶液を陰極コン パートメントに導入して、陰極において亜鉛を電気化学的に回収することを特徴 とする、亜鉛含有鉱石または精鉱から亜鉛を回収するプロセス。
2. ２．前記スラリーに前記亜鉛含有鉱石または精鉱および鋼析出物を導入する追加 のステップを含むことを特徴とする、請求の範囲第１項記載のプロセス。
3. ３．前記混合物のｐＨが２．５ないし３．５であることを特徴とする、請求の範 囲第１項記載のプロセス。
4. ４．前記溶液の前記温度が５０℃から前記溶液の沸点までの範囲であることを特 徴とする、請求の範囲第１項記載のプロセス。
5. ５．前記溶液の前記温度が７０℃〜１００℃であることを特徴とする、請求の範 囲第１項記載のプロセス。
6. ６．前記溶液の前記温度が８５℃〜９５℃であることを特徴とする、請求の範囲 第１項記載のプロセス。
7. ７．前記溶液が約５〜２５ｇ／ｌのイオン銅を含有していることを特徴とする、 請求の範囲第１項記載のプロセス。
8. ８．前記得られた溶液中に存在する実質的にすベてのイオン銅が、前記亜鉛含有 鉱石または精鉱との接触によつて析出することを特徴とする、請求の範囲第１項 記載のプロセス。
9. ９．前記亜鉛含有鉱石が硫化亜鉛鉱石であることを特徴とする、請求の範囲第８ 項記載のプロセス。
10. １０．前記硫化亜鉛鉱石がそのほかに銅の硫化物を含有していることを特徴とす る、請求の範囲第９項記載のプロセス。
11. １１．前記塩化ナトリウムの形の塩化物イオンを、２００〜３００ｇ／ｌの濃度 で添加することを特徴とする、請求の範囲第１項記載のプロセス。